浅层综合地震勘探技术在活断层调查中实验探究

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1、浅层综合地震勘探技术在活断层调查中实验探究［摘要］综合应用浅层地震反射波法、多道面波分析法和折射波广义互换法，对长春蔡家活断层进行实验研究。结果表明，这三种综合地震方法相结合可以解决浅层和超浅层地质问题，在地表可探测到地下活断层的精确位置、埋深、产状和空间展布情况。浅层综合地震勘探技术是浅层和超浅层活断层探测手段中较有效、较可靠的方法。在浅层地震反射法探测深度较深时，超浅地层内(20m以内)地震信息不足，这时利用多道面波分析法的地震信息来弥补浅层反射地震的不足。折射波法可以求得界面速度，从而了解折射界面的岩石成分

2、。［关键字］活断层浅层反射波折射波广义互换法多道面波法［中图分类号］P315.61［文献码］C［文章编号］1000-405X(2013)-3-148-31浅层综合地震技术的原理概述地震勘探方法是利用人工激发的地震波在地球介质中传播的运动学和动力学特征探测地下具有物性差异目标物的物探方法。根据所利用的地震波的性质和传播方式可分为反射波法、折射波法和表面波法［1］。本文主要对活断层探测中常用到的反射波法、折射波法和多道面波法作简要介绍。1.1地震反射波法地震反射波法是利用地震波在地下介质物性差异分界面的反射波的运动学

3、和动力学特征，探测目的层埋深和异常体的几何形态。已在油气、矿产资源及深部结构探测得到了有效的利用。随着城市现代化建设的飞速发展，该方法近年来在活断层中也发挥了重要的作用[2][3][4]。在野外数据采集和资料处理方法都有一套较成熟的专用方法。其基本原理及方法技术在许多教科书中都有较系统、详细的论述（王庆海等，1991；王振东，1988）。地震反射法常采用共反射点多次覆盖观测系统，是在不同检波点，接收来自不同激发点在同一反射点反射回到地表的反射波。在将这些共反射点的反射波经计算机处理后叠加。该方法对于压制干扰波，提

4、高信噪比有良好的效果。反射波法可以直观地反映出地层界面的起伏变化，对于探测地下隐伏断层、空洞及非均匀异常体十分有效。1.2地震折射波当下伏介质的速度高于盖层的速度时，在盲区外就能接收到该界面上产生的折射波。利用折射波的走时就可以确定界面的埋深和沿界面的地震波传播速度。折射波法常用的是相遇和追逐时距曲线观测系统，是在排列两端或延长线上适当的位置激发地震波，利用相遇时距曲线的互换点和追逐时距曲线的平行性特点来识别同一界面的波组并对波组进行连续追踪。通过对时距曲线的反演解释确定折射界面的埋深和沿界面的地震波传播速度。折

5、射波的解释方法很多，可分为两大类：一类是图解法和解释法，另一类是数值反演方法。图解法和解析法发展较早，远在20世纪30年代就提出了波前法、传统的互换法和延迟时间法等方法以及纵测线接收系统。折射波解释的解析法和图解法基本上可归纳成二组。第一组是利用同一检波点接收来自两侧激发点的正向和反向折射射线的几何关系，如截距时间法、延迟时间法、互换法、加-减法等、时间场法；第二组是利用两个检波点接收来自两侧激发源且经折射面上同一点的折射射线的几何关系一旅行时和互换时来求解的，如波前法、射线路径法等。广义互换法可以认为是介于这两

6、者之间，它使用地表上最佳的接收点间距，当该间距调整到零时，就成了第一组的互换法，当该间距调整到两接收点正好接收到来自地下折射面上同一点上的临界折射波时，就形成第二组方法的几何关⑸［7］。1.3多道面波法面波之所以称之为面波，是因其能量在垂直方向上的衰减极快，在水平方向上呈滚动传播，瑞雷波质点的运动轨迹为逆进椭圆，一般认为其穿透深度为一个波长。常规地震勘探中视面波为干扰波，而在面波勘探中则被定义为有用信号。可用面波进行勘探是因为它具有两个明显的特征，一是层状介质中面波具有频散特性，即相速度随着频率（或波长）的不同而

7、改变。不同频率反映不同深度范围内介质的性质，同一频率反映同一深度内介质的性质。另一是面波相速度与横波速度具有很好的相关性。面波法求取横波速度较其它许多方法（如测井、折射法地震勘探等）而言有其自身的优点,如快捷，高效，高可信度和高精度等。为获取可靠的频散信息，多道面波法（MultichannelAnalysisofSurfaceWaves）方法（简称MASW）[6][8][9][10][11]需要一条不少于12道的记录剖面。通常多道记录的获取可以通过两种方法，一是根据多道接收的观测系统通过一炮激发来记录，另一是通过

8、不断增大震源与检波器间的距离记录每一道，并将这些记录按偏移距的大小顺序合起来构成一条多道的共炮点记录。两者的主要区别在于工作量大小。瑞雷波勘探的直接成果是瑞雷波频散曲线。MASW将多道记录变换到F-K域，拾取得到频散曲线，并通过带阻尼的广义线性迭代反演方法结合最少的假设求得的一维近地表横波速度剖面，该法具有算法稳定、灵活等特点。2实验工区地质情况实验剖面位于吉林省长春市区